就像PLC一直被誤解為只能做邏輯控制，亦或即使到了 今天，它已經(jīng)發(fā)展到了各種智能化的形態(tài)，亦或AI加持的高 級控制器，或云PLC，虛擬PLC等等——在這些“外衣”之下， 在我看來，都不能闡明自動化這個產(chǎn)業(yè)的真正核心價值所在 ——那就是“工程”及工程師們的卓越工作。

　　樸實無華的PLC

　　僅就一個產(chǎn)品或技術(shù)而言，PLC與現(xiàn)在流行的智能手機 的功能相比，還是有很大差距的。畢竟，手機有各種概念 加持，如4G/5G、移動網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)連接、視頻播放、相機 美顏，剪輯視頻等等，智能手機相繼”干掉“了CD機、錄音 機、收音機，并且現(xiàn)在人們也很少打固定電話了，都改為微信通訊的方式，電視機也基本被手機所替代，無數(shù)APP正在 豐富著人們的日常生活。與這樣一部智能手機相比，PLC顯得 樸素得不能再樸素，即使現(xiàn)在用AI加持，云加持，也還沒有 大規(guī)模的應(yīng)用。但實際上，智能手機及個人電腦、移動網(wǎng)絡(luò) 通信的各種設(shè)備在制造上卻從來無法離開PLC。

　　PLC所擁有的這種制造各種產(chǎn)品的能力，包括機器的邏 輯任務(wù)、回路調(diào)節(jié)、傳動控制、視覺集成、CNC和機器人、 網(wǎng)絡(luò)通信與管理系統(tǒng)的連接等等。它默默地運行在每個機器 中，工作在嚴苛的環(huán)境中，指揮著伺服驅(qū)動和電機系統(tǒng)精準 的定位、同步加工，它操控著機器的數(shù)據(jù)流動，從現(xiàn)場到 ERP/MES，可以說，它無所不在地存在于制造業(yè)的每個領(lǐng)域。

　　這就是PLC，一個樸實無華的產(chǎn)品，卻是我們這個商品琳瑯滿目的世界背后的沉默力量——而創(chuàng)造和驅(qū)動這種力量 的，就是來自自動化行業(yè)以及各個垂直領(lǐng)域中數(shù)十萬，乃至 百萬的機電工程師們的卓越工作。

　　每臺機器都有它的”靈魂“

　　機器是制造業(yè)的關(guān)鍵資產(chǎn)，也是完美產(chǎn)品的制造源，它 令到我們今天的生活變得更為美好，而在制造業(yè)的背后，都 離不開大量部署在工廠里的機器。

　　早期的機器，PLC僅只是做邏輯控制，加個變頻器就能 夠做矢量控制，而且已經(jīng)非常高級了，它可以將原來依靠手 動操作的機械效率提高了很多倍。今天，機器變得更為復(fù) 雜，適配的材料種類、工藝、傳動精度帶來的速度，以及靈 活性，能夠勝任多種產(chǎn)品的生產(chǎn)，在物理成型機器上，它依 賴于工藝與傳動控制，使得機器變得更高的適應(yīng)性。

　　PLC如果只能做邏輯控制，那它就無法應(yīng)對工藝的復(fù)雜變化，它背后其實是關(guān)于材料在物理上的各種工作過程。例 如，模具內(nèi)的成型(注塑、擠出、壓鑄等)、涂布/涂覆類 成型(通過壓印油墨到材料上的印刷設(shè)備，復(fù)合材料的涂布 工藝、電子油墨印刷的柔性混合電子、釉料到陶瓷上、漿料 到面料上的印染設(shè)備等)、金屬切削類成型(車銑刨磨、鉆 孔攻絲等)、金屬其他成型(如彈簧、旋壓成型、沖壓成 型，注：金屬非材料分離類的成型過程)、材料復(fù)合成型 (嬰兒紙尿褲/護墊、電池疊片等)、沉積類(液晶屏、半 導(dǎo)體類等)、液體容器填充(啤酒飲料、乳制品、藥品的液 體制劑等)、粉體類(壓片、陶瓷粉末壓鑄、金屬粉末激光 成型等)… …

　　你會發(fā)現(xiàn)，每個產(chǎn)品都是在機器上完成材料的各種成 型過程，材料的物理特性千變?nèi)f化，而機器就要能夠?qū)@ 個過程進行響應(yīng)，并開發(fā)相應(yīng)的程序——其實，所謂的工 業(yè)Know-How，就是在這個嵌入式系統(tǒng)里運行的“工業(yè)軟件”，它也是一個個的APP。而這些，根本就不是PLC邏輯控 制所能涵蓋的——我們說PLC在發(fā)展，因為，機器在發(fā)展，它 的復(fù)雜性在不斷提高，使得工程師本身要成為一個融合機電 傳動、工藝算法、信號處理、網(wǎng)絡(luò)通信、HMI交互等多學科 知識的載體，工程師的工作內(nèi)容不是一個PLC的邏輯控制所 能涵蓋的。

　　有一位同事多年前就說過“每臺機器都有它的‘靈魂’”， 我們今天大家經(jīng)常講的工藝Know-How就是它的”靈魂“。 它使得機器能夠應(yīng)對各種材料、流程的變化，能夠高品質(zhì)、 低成本地為用戶輸出產(chǎn)品，這一切都來自于機電工程師們的 卓越工作。并且，隨著機器復(fù)雜性的提升，機電工程類里面 的電氣工程師們的工作附加值也越來越高、作用也變得越來 越重要。

　　工程師的工作即是創(chuàng)新

　　人們對于“創(chuàng)新”似乎有一種“神圣”的認知，認為 它必然是要具備顛覆性——似乎0-1才能稱為“創(chuàng)新”。就 像數(shù)碼相機顛覆膠卷、智能手機將功能手機打入歷史那 樣。其實，工程師的工作本身就是創(chuàng)造性的——科學在探索 (Discovery)，而工程則在創(chuàng)造(Innovation)，形成的 結(jié)果被稱為技術(shù)(Technology)。我們經(jīng)常講“科技”，其 實，科學和技術(shù)之間的橋梁就是“工程”。解決復(fù)雜的問題， 就是要借助于工程思想，將復(fù)雜問題拆分為簡單的問題，然后在 約束條件下工作，獲得新的組合——這就是工程師們的工作。

　　無論是在哪個工業(yè)領(lǐng)域，例如在離散制造業(yè)，如前所 說，它基本上都是在對材料進行物理的成型加工。通常來 說，這里有不同的材料在各種物理變量，例如溫度、壓力/ 牽引力、電磁力等物理場下的形變，流動特性、表面張力、 內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)的變化引發(fā)的力學變化——這種變化需要被穩(wěn)定 的控制下來，形成可用的產(chǎn)品特性。例如，圓珠筆筆尖上的 油墨在滑動中的流動特性、液體灌裝中因為液體粘度造成的 流動速度變化，以及在紙張中組分的混合帶來的吸附特性等 等。這種特性在各種物理動作下的穩(wěn)定可控區(qū)間，以及在加 工完成后金屬的應(yīng)力消除、混凝土的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的重新回復(fù)穩(wěn) 態(tài)下的變形是否可控——就像彈簧加工完成后的彈力回復(fù)需要 過沖的力量，包括熱處理對它的影響一樣。

　　現(xiàn)在很多大學教材里面對PLC的描述似乎總有一種它 并不是很”高級“的錯覺，一些論文的標題必須得加上“智能”、“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”、“多模態(tài)”等高端大氣上檔次的術(shù)語， 才能顯得更”高級“，如果有人用PLC做個項目、寫個論文， 就會瞬間有種難登大雅之堂的感覺。一般來說，一篇論文要 想真的看上去特別的”高級“，那往往不是因為PLC編程，而 是對這個應(yīng)用中的工藝控制核心算法的理解，才是更有價值 的。但是，對PLC背后工程師們的工作，我是很清楚的——其 實，PLC正在讓工程師們的才華得到真正的發(fā)揮，以實現(xiàn)更 為高效的機器生產(chǎn)。

　　因此，PLC開發(fā)算法這樣的事情，是很早就存在的需 求。PLC的邏輯編程，其實只是PLC的“基操”，PLC能干的 事情遠超過人們的想象。

　　PLC的形態(tài)發(fā)生變化的背后

　　其實，PLC在過去的20年里，已經(jīng)發(fā)生了巨大的變化。 首先，作為一種產(chǎn)品來說，PLC已是今非昔比，這背后的每 一個設(shè)計理念，都來自于工程師們?yōu)榱私鉀Q生產(chǎn)現(xiàn)場出現(xiàn)的 各種實際問題。

　　為什么算法設(shè)計成為了關(guān)鍵?

　　其實，早期的PLC僅限于邏輯控制，這與機器本身的發(fā) 展階段是有關(guān)系的。但同時， 由于這個原因，在各個領(lǐng)域里 產(chǎn)生了不同種類的“專用型控制器”——這些控制器通常都是 因為PLC無法做高級算法、高速采樣而產(chǎn)生的。比較典型的 就是CNC和機器人，前者因為有齊次變換，后者則是插補算 法的計算需求。在各個領(lǐng)域，其實，都存在這樣的專用控制 器，像工程機械里的防搖系統(tǒng)、防傾翻、瀝青攤鋪的找平計 算，還有以往的印刷套色、紡織里的自調(diào)勻整、燃氣輪機里 的點火控制等等。在各行各業(yè)里，其實的確存在以往受限于 PLC邏輯控制的難題，而需要開發(fā)專用型控制器的問題。專 用控制器通常因為生產(chǎn)批量不像標準控制器那么大，因此往 往價格比較貴;而且專用控制器從采用的技術(shù)方案來講，通 常多是以DSP、FPGA等硬件封裝形式，或者PC+RTOS的架 構(gòu)，這些都是相對封閉的專用系統(tǒng)。專用控制器大多都”隱 藏“在各個特別細分的領(lǐng)域內(nèi)，一般也不為人所知，除非是 專注于某些細分市場的企業(yè)才會有所了解。

　　因此，在90年代，像貝加萊這樣的自動化廠商就扛起了 “開放自動化”的大旗。開放自動化的本意在于采用“通用 的硬件架構(gòu)”，如Intel、ARM這種在消費市場已經(jīng)大量采用 的硬件架構(gòu)，以及“通用編程”工具，如C/C++，來實現(xiàn)“開 放”的應(yīng)用。這里的開放指的是可以被“自定義”——即，不 像傳統(tǒng)系統(tǒng)的軟件都是被封裝的”黑盒子“里面，無法被靈 活的修改。這一迫切的需求，正來自于機器的復(fù)雜性變化， 以及客戶場景的變化。當然，今天開放自動化的疆域更為廣 闊，開始滲透到數(shù)字化連接、AI、機器人、視覺等更為廣泛 的集成范疇。

　　開放自動化的確改變了傳統(tǒng)的“專用型控制器”市場， 包括今天，其實機器人、CNC都可以用PLC來控制，包括原 有的很多傳統(tǒng)的專用控制器也逐漸被通用的PLC所替代——因 此，才變得更為經(jīng)濟。

　　創(chuàng)新在于融合并解決問題

　　自動化行業(yè)自身的創(chuàng)新，它的核心在于“用戶需求”和 “橫向科技”——簡而言之，即：用更為開放、經(jīng)濟的資源， 通過工程創(chuàng)新的工具平臺，來解決用戶的工程難題。

　　因此，對于自動化的工程師們來說，他們的關(guān)注點就是 “行業(yè)需求的演進”和“橫向科技”的演進，將這些新的技術(shù) 融入到自動化的硬件、軟件平臺，讓用戶能夠更為高效地開發(fā)他們“不斷變化”的機器。

　　創(chuàng)新，通常并不一定要使用最前沿的技術(shù)，而是適用 “最為經(jīng)濟”的技術(shù)——這其實是工程的本質(zhì)所決定的。因 為，工程相對于科學是收斂的……科學探索尋找各種可能 性，再向外延展;而工程則相反，它是收斂的——它在各種 可能性中，尋找最經(jīng)濟的路徑。這包括，是否最低的成本、 最易于實現(xiàn)的材料、最快的過程、最小的材料消耗、最少的 人工消耗、最小的占地面積……因此，工程始終在尋找“最 優(yōu)”的路徑，而且，這個路徑并沒有結(jié)束的時候。

　　當然，衡量創(chuàng)新的標準不是技術(shù)多么“?！?，而是商業(yè) 的成功——這與科學不同，科學可能關(guān)注未來數(shù)十年后的事 情，但工程則關(guān)注當下解決實際問題，并產(chǎn)生商業(yè)價值——如 果沒有商業(yè)價值，任何技術(shù)都會失去意義，那就是一個失敗的 項目。

　　PLC像數(shù)字智能方向的演進

　　PLC就實現(xiàn)而言，逐漸向數(shù)字化靠近——因此，我們會 發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)IT與OT融合，有這兩種力量在共同努力。一方面，

　　IT開始自上而下地將技術(shù)延伸到制造現(xiàn)場，而另一方面，OT 端的自動化也正在擴展其原有系統(tǒng)的能力，向IT側(cè)擴張。

　　PLC與 PC之間的融合，包括PLC向云端化、AI化的發(fā) 展，其實都是來自于制造現(xiàn)場的用戶需求的演進——所以，如 果關(guān)注制造現(xiàn)場的需求演進，就會明白PLC將會向哪些方向 發(fā)展。對于任何關(guān)于各種控制器的爭議，其實本身并沒有意 義——真正的意義在于它是否經(jīng)濟地解決了用戶的難題。

　　PLC的演變，都是為了實現(xiàn)用戶控制到計算融合的演 進。通常意義來說，控制(Control)指的是“周期性任 務(wù)”，這個是基于“負反饋閉環(huán)控制”、“等時同步”的思想 而設(shè)計。而計算(Computing)，基于“數(shù)據(jù)”而非“信號” ——因此，控制和計算是在機器上的兩個概念。這就是為什么 PLC要和PC融合的原因，因為，它們需要處理兩個不同類型 的任務(wù)，計算類任務(wù)通常不是直接的信號控制，如邏輯輸入 輸出、PID調(diào)節(jié)、傳動控制等，而是諸如“路徑規(guī)劃”、“優(yōu) 化”、“策略”等任務(wù)，例如OEE計算、能源計量、紡織工藝 里的意匠圖、異形玻璃切割的優(yōu)化、印刷里的拼版、折頁配 頁計算、電池制造里的缺陷檢測及推理分析、各種視覺缺陷 檢測與分析、調(diào)度類任務(wù)等等。

　　這一切的背后，是因為機器作為一個加工機械，本身也 是工廠資產(chǎn)的計算數(shù)據(jù)源，無論是計算原材料的消耗、良 品率、機器資產(chǎn)效率評估(OEE)等等，都需要由PLC提 供數(shù)據(jù)，包括HMI的任務(wù)、遠程維護的任務(wù)、數(shù)據(jù)下發(fā)的任 務(wù)……每種控制系統(tǒng)的功能設(shè)計，其實都是來自于制造工廠 的品質(zhì)、成本、交付任務(wù)所產(chǎn)生的需求。

　　PLC背后的技術(shù)演進，是產(chǎn)業(yè)升級需求驅(qū)動下的進化—— 而這一切除了伴隨自動化產(chǎn)品和技術(shù)的變化之外，實際上也 包括了工程師這個職業(yè)本身能力的需求演進，以及在背后， 作為一個服務(wù)型行業(yè)本身的職能演進。

　　自動化工程師的能力需求演進

　　回到這里，我們需要談?wù)劻硪粋€問題，現(xiàn)在的自動化工 程師也不是原先那個”工程師“了。

　　首先：如果PLC僅僅只是做邏輯控制，那么就是極大地 低估了自動化工程師們的價值。如果PLC只能做邏輯控制， 寫個邏輯任務(wù)，這種事根本就不需要“工程師”——只要中專 畢業(yè)的“技師”即可完成。其實在國外，早期的PLC編程的確 就屬于職業(yè)類院校的培養(yǎng)范圍，而電子與電氣工程師們更專注于開發(fā)整套系統(tǒng)，這需要本科教育水平。

　　其次：如果自動化工程師只是寫寫代碼(Coding)， 那也是把自動化工程師的工作內(nèi)容給簡單化了。甚至有人認 為有了生成式AI就會取代很多工程師的工作，但其實，AIGC 只能在Coding這個環(huán)節(jié)輔助工程師的工作。而工程師的工 作是整個工程(Engineering)的開發(fā)過程，它包括概念設(shè) 計、需求分析、系統(tǒng)搭建、代碼開發(fā)、測試驗證、系列化， 以及持續(xù)的優(yōu)化等。一方面，它是一個全生命周期概念，另 一方面，它也是“持續(xù)迭代”的過程。編程只是工程師的工 作內(nèi)容之一，工程師的工作范圍更多的還包括如何選擇系統(tǒng) 方案，如何與機械、工藝配合，如何進行建模仿真測試;并 且在工程里還存在著“未知之幕”——工程師需要解決某些尚 未被發(fā)現(xiàn)的問題，如材料、機械、工藝、電氣之間復(fù)雜的耦 合關(guān)系，甚至包括一些科學探索的工作，如需要通過現(xiàn)場大 量的測試，才能尋找到變量間的影響關(guān)系等等。

　　易用性，機器的核心代碼可能不多，但為了應(yīng)對各種變 化的場景，以及出錯和讓操作者易用的設(shè)計，是機器要不斷 迭代的——甚至數(shù)年、數(shù)十年。就像ASML的光刻機那樣，它 不是一裝上去就很好用的，它也需要不斷的迭代，并且，它不 是一次就能搞定，而是在它的整個生命周期里，持續(xù)在迭代。

　　第三：自動化行業(yè)已經(jīng)不存在全棧工程師，這個詞來自 于IT界。早期如果只是做邏輯以及算法的話，其實，一位工 程師是可以掌控全局的：他既可以編代碼，還可以做HMI畫 面設(shè)計，還可以寫網(wǎng)絡(luò)連接、運動控制程序，從項目開始到 結(jié)束，都可以一個人搞定。

　　但今天，這樣的工作已經(jīng)很難一個人完成了……首先， 由于現(xiàn)在的機器和產(chǎn)線集成了更多的機器人，這時就要和機 器人方面的工程師進行合作。而大量的視覺應(yīng)用、圖像處 理，又是一個新的專業(yè)領(lǐng)域，需要和視覺技術(shù)方面的工程師 合作。今天，還有柔性輸送技術(shù)這樣的機電一體化系統(tǒng)被融 入進來——這就需要和機械技術(shù)方面的工程師合作。此外，現(xiàn) 在用戶對于HMI設(shè)計也提出了新的需求，這就使得UI工程師 開始在自動化企業(yè)里有了一席之地。

　　而隨著當前AI人工智能技術(shù)的快速發(fā)展，更是需要專 業(yè)的數(shù)據(jù)科學出身的算法工程師來參與項目，包括數(shù)據(jù)庫專 家、網(wǎng)絡(luò)專家等等，才能更好地完成工作任務(wù)。因此，這個 時候， 自動化工程師就需要在原來和機械、工藝技術(shù)打”交 道“的基礎(chǔ)上，能夠與多個內(nèi)部或外部跨專業(yè)的工程師們實 現(xiàn)協(xié)作，才能更好地開發(fā)機器和系統(tǒng)。

　　工程師，其實無論是在工業(yè)領(lǐng)域中開發(fā)自動化系統(tǒng)的工 程師，還是自動化行業(yè)中的應(yīng)用工程師(FAE)，或者是在 機械制造商、終端生產(chǎn)企業(yè)里的自動化工程師等等，他們都 是一種跨領(lǐng)域、跨專業(yè)合作的職業(yè)。

　　這里總結(jié)一下自動化工程師應(yīng)具備的能力，大致上包括 以下幾個方面：

　　(1)跨專業(yè)的協(xié)同：這里有個問題是， 一個人無法掌 握各個專業(yè)，但他需要在共同的工程思想基礎(chǔ)上進行溝通和 協(xié)調(diào)。雖然你不是這個領(lǐng)域的專家，但可能你需要了解基礎(chǔ) 方向的原理、能力邊界，就像很多人問到AI——我覺得不需要 掌握具體的算法，但要了解AI的能力邊界及優(yōu)缺點。

　　在工程教育里，工程師的能力首要是“解決復(fù)雜問 題”，所謂的復(fù)雜問題，本身就是機械、電氣、工藝三個維 度復(fù)雜問題的集合。每個生產(chǎn)難題的背后，其實都是因為材 料、工藝、機械的物理關(guān)系的耦合造成的，這需要跨專業(yè)的 協(xié)同才能進行。

　　(2)工程思維與效率：工程過程其實是個對效率要求 比較高的領(lǐng)域，因為，工程師的工作本身就是在時間、人力 資源、材料等多種約束條件下進行的。如果工程效率低，其實，本身的研發(fā)成本就很高。其中最為燒錢的通常是在 “測試驗證”這個階段，如果不采用建模仿真的方法、并行 工程的方法，就會導(dǎo)致成本高，且周期拉長，因此，工程師 通常需要良好的項目管理能力。

　　工程師的工作實際上就是“設(shè)計”——這是一種有意識的 創(chuàng)造性過程，因此也特別需要“智慧”——因為，時常是需要 在復(fù)雜的變化中尋找“路徑”的過程。而很多時候背后的機 理和相關(guān)性邏輯甚至并非清晰——科學地了解世界是極為有限 的。工程本身就包括了一些探索性的工作，它需要用科學的 方法來支持，包括大膽的假設(shè)、小心求證的嚴謹態(tài)度等等。

　　(3)領(lǐng)導(dǎo)力：在歐美的工程教育里，特別強調(diào)工程 師的領(lǐng)導(dǎo)力，這是因為工程師的工作一定需要和其他專業(yè)領(lǐng) 域，包括內(nèi)部、外部的團隊進行溝通協(xié)作。而且，工程師往 往并不僅僅只是一個工程師的角色，很多工程師還會擔任小 型研發(fā)團隊的領(lǐng)導(dǎo)，有些工程師還會逐漸成長為產(chǎn)品線研發(fā) 總監(jiān)。而且，很多工業(yè)公司的創(chuàng)始人本身就是工程領(lǐng)域的專 業(yè)出身，如何管理一群技術(shù)大拿，大家一起工作，高效、開 創(chuàng)性地設(shè)計出成功的產(chǎn)品，本身就需要具有卓越的領(lǐng)導(dǎo)力。 并不是領(lǐng)導(dǎo)才需要領(lǐng)導(dǎo)力，而是所有人都需要領(lǐng)導(dǎo)力——因 為，在一個復(fù)雜的世界里，溝通與協(xié)作是每天的工作常態(tài)。

　　寫在最后

　　其實，對于我們來說，從事的就是為產(chǎn)業(yè)裝備系統(tǒng)開發(fā) 提供服務(wù)的工作，這使得我能夠看到在這個過程中，工程及 工程師們的工作本質(zhì)。而這也是我為什么會在寫出《PLC早 已不是那個PLC》這篇文章時，更想表達的是現(xiàn)在的自動化 工程師早已不是從前的那個“工程師”了，我感受最深的就 是，真正的價值都來自于工程師們卓越的工作成果。